可編程字符顯示課程設(shè)計(jì)

PAGE821-課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)題目：可編程顯示器目錄目錄 -2-摘要 -3-引言 -4-第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹 -5-1.1設(shè)計(jì)的目的 -5-1.2功能說明 -5-1.3單片機(jī)的應(yīng)用 -5-1.4AT89C51

單片機(jī)概述 -5-第二章結(jié)構(gòu)框圖及工作原理 -6-2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖 -6-2.2AT89C51結(jié)構(gòu)模塊 -6-2.3譯碼顯示模塊（控制電路） -7-2.4整體電路設(shè)計(jì)： -8-2.5PCB電路板實(shí)現(xiàn)圖 -9-2.6最小系統(tǒng) -10-2.7濾波模塊 -10-2.8字符顯示圖例 -10-2.9字符的提取 -11-第三章protues的仿真 -13-3.1仿真圖 -13-第四章編程 -16-總結(jié) -19-參考文獻(xiàn) -19-附錄一元件清單 -20-附件二實(shí)物圖 -21-摘要本文介紹了一款以單片機(jī)AT89C51為控制器的LED點(diǎn)陣顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中英文字符的顯示和動態(tài)特效顯示。并且可以通過級連的方式來擴(kuò)大顯示屏幕的尺寸以達(dá)到增加顯示內(nèi)容的目的。AT89C51單片機(jī)儲存并處理控制命令以及顯示代碼，由顯示驅(qū)動模塊驅(qū)動一個(gè)16×16的LED點(diǎn)陣顯示燈的掃描顯示。所選用的AT89C51單片機(jī)具有價(jià)格低廉程序?qū)懭敕奖愕奶攸c(diǎn)使得整個(gè)系統(tǒng)方便維護(hù)和檢修。除此之外，該系統(tǒng)只占用了單片機(jī)少量的I

/O口和內(nèi)存，為系統(tǒng)留下了功能擴(kuò)展的空間。

關(guān)鍵詞：AT89C51；LED點(diǎn)陣顯示引言隨著人們生活水平的不斷提高和電子科技的飛速發(fā)展，特別是近年來物質(zhì)生活水平的提高對信息接受速度也有了很大要求。而字符顯示器就能夠滿足這些需求。如列車次數(shù)與時(shí)刻表顯示屏，商品廣告宣傳顯示屏，舞臺彩燈圖案的顯示等等，都是將顯示的內(nèi)容預(yù)先編程，再由控制電路或者計(jì)算機(jī)使要顯示的內(nèi)容按照一定的規(guī)律顯示出來。第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹1.1設(shè)計(jì)的目的

了解16*1矩陣LED

的工作原理掌握單片機(jī)擴(kuò)展

16*16

點(diǎn)陣

LED

顯示漢字的編程方法1.2功能說明

本電路用74LS154為控制電路，擴(kuò)展了一片

16*16行共陰列共陽

LED

顯示器，在本設(shè)計(jì)中給出了幾個(gè)漢字顯示的點(diǎn)陣圖，要求在

LED

顯示器上顯示“南昌航空大學(xué)”字。

1.3單片機(jī)的應(yīng)用

單片機(jī)是生活必不可缺的，顧名思義單片機(jī)的應(yīng)用是很廣泛的，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機(jī)上

各種儀表的控制、計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)自動化過程和實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)處理、廣

泛使用的智能

IC

卡、民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)、錄像機(jī)和攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控

制、以及程控玩具、電子寵物等等。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航

空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。

1.4AT89C51

單片機(jī)概述

AT89C51是一種帶

2KB

閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能

CMOS

型

8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用

ATMEL

高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)的

MCS-51

指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能

8

位

CPU

和閃爍存儲器組合在單

個(gè)芯片中，能夠進(jìn)行

1000

次寫／擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為

10

年。他是一種高效微控制器，

為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。

因此，

在智能化電子設(shè)計(jì)與制作

過程中經(jīng)常用到

AT89C51

芯片。第二章結(jié)構(gòu)框圖及工作原理2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖圖2.1整體方案結(jié)構(gòu)方框圖2.2AT89C51結(jié)構(gòu)模塊圖2.2單片機(jī)結(jié)構(gòu)模塊2.3譯碼顯示模塊（控制電路）這種單片4線—16線譯碼器非常適合用于高性能存儲器的譯碼器。當(dāng)兩個(gè)選通輸入G1和G2為低時(shí),它可將4個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入譯成16個(gè)互相獨(dú)立的輸出之一。實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的辦法是：用4個(gè)輸入線寫出輸出線的地址，使得在一個(gè)選通輸入為低時(shí)數(shù)據(jù)通過另一個(gè)選通輸入。當(dāng)任何一個(gè)選通輸入是高時(shí)，所有輸出都為低。圖2.3譯碼顯示模塊圖2.4控制電路與16*16LED鏈接圖2.4整體電路設(shè)計(jì)：圖2.5整體電路設(shè)計(jì)我們把行列總線接在單片機(jī)的P1口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。在這個(gè)例子里，由于一共用到16行，16列，如果將其全部接入89C51單片機(jī)，一共使用32條I/O口，這樣造成了I/O資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地。實(shí)際應(yīng)用中我們使用4-16線譯碼器74LS154來完成行方向的顯示。而列方向16條線則接在P0口和P2口。電路中行方向由4—16譯碼器74LS154完成掃描，由于p0口沒有上拉電阻，因此接一個(gè)4.7k*8的排阻上拉。如沒有排阻，也可用8個(gè)普通的4.7k1/8w電阻。為提供負(fù)載能力，接16個(gè)9013的NPN三極管驅(qū)動。列方向則由p0口和p2口完成掃描，它由89C51的P1.0P1.3控制。同樣，驅(qū)動部分則是16個(gè)9015的三極管完成的。2.5PCB電路板實(shí)現(xiàn)圖圖2.6可編程字符顯示硬件電路PCB圖2.6最小系統(tǒng)圖2.72.7濾波模塊圖2.8濾波電路2.8字符顯示圖例2.9字符的提取在字符的編譯方面需要在編程方面的點(diǎn)陣字符，可以利用“字模提取v2.2”軟件來提取漢字對應(yīng)的點(diǎn)陣字符如圖：圖2.10該軟件界面圖2.11取模的參數(shù)設(shè)置在取模的參數(shù)設(shè)置里面設(shè)置取模的方式和字節(jié)倒敘，根據(jù)電路的連接進(jìn)行修改，如果出現(xiàn)鏡像漢字可以用字節(jié)倒敘進(jìn)行字符修改，橫向、縱向取模只是顯示的方向而已圖2.12漢字輸入現(xiàn)在基本操作中定義該取模大小是16*16，然后在漢字輸入?yún)^(qū)輸入“南昌航空大學(xué)”字樣再點(diǎn)擊A51格式轉(zhuǎn)換成字符。圖2.13漢字的顯示和點(diǎn)陣字符的生成如圖2.13可以看到，漢字已經(jīng)顯示在點(diǎn)陣內(nèi)，然后再點(diǎn)陣生成區(qū)內(nèi)可以看到已經(jīng)生成出字符，把生成的字符復(fù)制到已經(jīng)編好的程序上就可以實(shí)現(xiàn)。第三章protues的仿真3.1仿真圖圖2.14仿真圖1圖2.15仿真圖23.2掃描驅(qū)動1.行掃描驅(qū)動由于16x64點(diǎn)陣顯示器有16行，為充分利用單片機(jī)的接口，本電路中加入了一個(gè)4-16線譯碼器74LS154，其輸入是一個(gè)16進(jìn)制碼，解碼輸出為低態(tài)掃描信號，它們的管腳示意圖如圖4所示。把74LS154的G1和G2引腳接地，然后以A、B、C、D四腳為輸入端。就會形成16種不同的輸入狀態(tài)，分別為0000～1111，然后使每種狀態(tài)只控制一路輸出，即會有16路輸出。如果一行64點(diǎn)全部點(diǎn)亮，則通過74LS154的電流將達(dá)640mA，而實(shí)際上，74LS154譯碼器提供不了足夠的吸收電流來同時(shí)驅(qū)動64個(gè)LED同時(shí)點(diǎn)亮，因此，應(yīng)在74LS154每一路輸出端與16x64點(diǎn)陣顯示器對應(yīng)的每一行之間用一個(gè)三極管來將電流信號放大，本文選用的是達(dá)林頓三極管TIP127。這樣，74LS154某一輸出腳為低電平時(shí)，對應(yīng)的三極管發(fā)射極為高電平，從而使點(diǎn)陣顯示器的對應(yīng)行也為高電平。2.列掃描驅(qū)動本系統(tǒng)場掃描驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)可用串入并出的通用集成電路74HC595來作為數(shù)據(jù)鎖存。74HC595是一個(gè)八位串行輸入三態(tài)并行輸出的移位寄存器，其管腳見圖4所示，其中SI是串行數(shù)據(jù)的輸入端，RCK是存儲寄存器的輸入時(shí)鐘，SCK是移位寄存器的輸入時(shí)鐘，Q'H是串人數(shù)據(jù)的輸出，G是對輸人數(shù)據(jù)的輸出使能控制，QA～QH為串入數(shù)據(jù)的并行輸出。從SI口輸入的數(shù)據(jù)可在移位寄存器的SCK腳上升沿的作用下輸入到74HC595中。并在RCK腳的上升沿作用下將輸入的數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，這樣，當(dāng)G為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)便可并行輸出。為了避免與PC機(jī)串口輸入的數(shù)據(jù)相互干擾，也可使用模擬串口P1．4~P1.7來分別輸出串行數(shù)據(jù)、移位時(shí)鐘SCK、存儲信號RCK和并行輸出的使能信號G。為了消除電源電壓的波動及行掃描管壓降(第一行點(diǎn)亮的點(diǎn)數(shù)不同，將引起管壓降的變化，從而影響通過LED管的電流)的變化對LED顯示屏亮度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)可采用列恒流驅(qū)動電路，可選用三極管8550和外圍元件構(gòu)成列恒流驅(qū)動電路，并通過調(diào)整100kΩ可調(diào)電阻使三極管處于放大狀態(tài)，同時(shí)將集電極電流調(diào)整為10mA，從而使點(diǎn)亮對應(yīng)點(diǎn)陣時(shí)通過LED的電流不變。3.掃描顯示工作過程將8片74HC595進(jìn)行級連，可共用一個(gè)移位時(shí)鐘SCK及數(shù)據(jù)鎖存信號RCK。這樣，當(dāng)?shù)谝恍行枰@示的數(shù)據(jù)經(jīng)過8x8=64個(gè)SCK時(shí)鐘后便可將其全部移入74HC595中，此時(shí)還將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號RCK將數(shù)據(jù)鎖存在74HC595中，并在使能信號G的作用下，使串入數(shù)據(jù)并行輸出，從而使與各輸出位對應(yīng)的場驅(qū)動管處于放大或截止?fàn)顟B(tài)；同時(shí)由行掃描控制電路產(chǎn)生信號使第一行掃描管導(dǎo)通，相當(dāng)于第一行LED的正端都接高，顯然，第一行LED管的亮滅就取決于74HC595中的鎖存信號；此外，在第一行LED管點(diǎn)亮的同時(shí)，再在74HC595中移入第二行需要顯示的數(shù)據(jù)，隨后將其鎖存，同時(shí)由行掃描控制電路將第一行掃描管關(guān)閉而接通第二行，使第二行LED管點(diǎn)亮，以此類推，當(dāng)?shù)谑袙呙柽^后再回到第一行，這樣，只要掃描速度足夠高，就可形成一幅完整的文字或圖像。第四章編程用匯編語言或 C語言都能實(shí)現(xiàn)電路的編程，我們用的是匯編語言：ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:MOVDPTR,#TAB;字碼表初址賦值

MOVR1,#00H;列控制碼

MOVR4,#96;移動""及"南昌航空大學(xué)"6個(gè)字符，共96列

CM:MOVR5,#5;每屏反復(fù)顯示5次

MOVR3,#16;列數(shù)

C1:MOVR2,#0;取碼指針

C16:MOVP0,#00H

MOVP2,#00H;關(guān)顯示

CLRP3.0

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR;取當(dāng)前列顯示字碼的第一個(gè)字節(jié)

MOVP0,A;送1~8行控制口

INCR2

MOVA,R2

MOVCA,@A+DPTR;取當(dāng)前列的顯示字碼的第二個(gè)字節(jié)

MOVP2,A;送9~15行控制口

INCR2

MOVP1,R1;送列控制碼

INCR1

ACALLD1MS;顯示2MS

ACALLD1MS

DJNZR3,C16;一屏16列是否顯示完

MOVR3,#16

DJNZR5,C1;未顯示5次，繼續(xù)

INCDPTR;一屏反復(fù)顯示5次完，字碼表初值加2

INCDPTR

DJNZR4,CM;96列未移動完，繼續(xù)

AJMPMAIN;96列移動完，返回，重新從""開始顯示

D1MS:MOVR6,#2

MOVR7,#248

DJNZR7,$

DJNZR6,$-4

RET

TAB:

DB000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H;

DB000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H,000H;""

DB080H,000H,080H,020H,0FFH,07FH,080H,000H

DB040H,000H,0FCH,03FH,024H,024H,044H,022H

DB0F4H,02FH,084H,020H,0FCH,03FH,084H,020H

DB084H,020H,084H,028H,084H,010H,000H,000H;--文字:南--

DB000H,000H,0F8H,00FH,008H,008H,0F8H,00FH

DB008H,008H,008H,008H,0F8H,00FH,000H,000H

DB0FCH,01FH,004H,010H,0FCH,01FH,004H,010H

DB004H,010H,0FCH,01FH,004H,010H,000H,000H;--文字:昌--

DB010H,002H,008H,004H,03CH,000H,0A4H,03FH

DB02CH,000H,034H,00FH,024H,009H,03FH,009H

DB024H,009H,02CH,009H,034H,009H,024H,009H

DB024H,049H,0A2H,048H,0AAH,070H,051H,000H;--文字:航--

DB040H,000H,080H,000H,0FEH,07FH,002H,040H

DB021H,022H,010H,004H,008H,008H,004H,010H

DB0F8H,00FH,080H,000H,080H,000H,080H,000H

DB080H,000H,080H,000H,0FEH,03FH,000H,000H;--文字:空--

DB080H,000H,080H,000H,080H,000H,080H,000H

DB080H,000H,0FFH,07FH,080H,000H,040H,001H

DB040H,001H,040H,002H,020H,002H,020H,004H

DB010H,008H,008H,018H,004H,070H,002H,020H;--